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Niveau seconde
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DM Maths

Posté par
Baptiste11
27-04-17 à 10:55

Bonjour !
J'ai un DM de math et je ne sais pas du tout par quoi commencer pour résoudre mon problème, pourriez-vous me donner des pistes ?

Citation :
On veut encadrer une photographie de dimensions 10 cm × 15 cm.
On souhaite un cadre rectangulaire de largeur constante tout autour de la photographie, et de sorte que l'aire du cadre soit égale à l'aire de la photographie elle-même.
Quelle doit être la largeur de ce cadre ?


Merci de votre aide !

Posté par
sanantonio312
re : DM Maths 27-04-17 à 11:15

Bonjour,
Si la largeur du cadre est x, ses dimensions sont (10+2x)x(15+2x)...

Posté par
Baptiste11
re : DM Maths 27-04-17 à 11:25

Je ne pense pas avoir compris comment résoudre ...
Faut-il utiliser la double distributivité ?

(10+2x)(15+2x)
 \\ 10*15+10*2x+2x*15+(2x)^2
 \\ 150+20(10x)+30(15x)+4x^2

Posté par
kenavo27
re : DM Maths 27-04-17 à 11:49

bonjour à tous les deux,
je ne fais que passer.
calcule l'aire de la photographie.

Posté par
mathafou Moderateur
re : DM Maths 27-04-17 à 12:02

Bonjour,

attention que l'aire du cadre (du bois utilisé pour encadrer) c'est les (10+2x)(15+2x) "hors tout" moins l'intérieur, c'est à dire moins la photographie

(l'aire hors tout n'aurait aucune chance d'être égale à l'aire de la photographie qui se trouve à l'intérieur !
quand dans l'énoncé on parle de l'aire du cadre c'est juste le tour)

avant de développer il faut savoir où on va et à quoi ça va servir.
c'est à dire déja écrire l'équation que l'on cherche à résoudre
l'équation doit d'abord être explicitement écrite
aire du cadre = aire de la photo (explicitement détaillée chacune)
une équation c'est avec un signe "égal"
pas une expression en vrac au milieu de la feuille.

ensuite on la développera, la factorisera ou va savoir pour la résoudre.

Posté par
Baptiste11
re : DM Maths 27-04-17 à 12:10

Donc je calcule d'abord l'aire :
10*15=150

Et ensuite je fais l'équation qui me permettra de trouver l'aire du cadre :
(10+2x)(15+2x)=150

C'est ça ?

Posté par
mathafou Moderateur
re : DM Maths 27-04-17 à 12:10

non, l'aire du cadre n'est pas (10+2x)(15+2x)
(déja dit, relis)

Posté par
Baptiste11
re : DM Maths 27-04-17 à 12:42

Donc l'aire du cadre c'est (10+2x)(15+2x)+150 ?
Je n'ai pas très bien compris cette notion de hors tout

Posté par
mathafou Moderateur
re : DM Maths 27-04-17 à 13:11

en fait tu crois que les maths c'est avant tout du calcul le nez sur sa feuille

pas du tout. les maths c'est d'abord penser, réfléchir et raisonner

DM Maths

le cadre c'est la partie marron de cette figure

pas le rectangle EFGH ("hors tout", l'ensemble)
ni encore moins le rectangle EFGH plus la photo ...

l'aire du cadre c'est l'aire du rectangle EFGH moins l'aire du recta gle ABCD
et on veut que ce soit égal à l'aire de ABCD

cela doit être parfaitement clair avant d'écrire quelque expression avec des x que ce soit.
(niveau école primaire dirais-je ??)
comment l'aire du rectangle EFGH pourrait elle bien être égale à celle du rectangle ABCD qui est dedans ??
c'est directement absurde, sans maths.

donc ce dont parle l'énoncé ("cadre") ets bien la seule partie marron.

ensuite on traduit ça avec des x :

aire du rectangle EFGH = (10+2x)(15+2x)
etc

Posté par
Baptiste11
re : DM Maths 27-04-17 à 14:43

Donc j'ai :
aire de la photographie = 10*15=150 cm^2
aire cadre + photo = (15+2x)(10+2x)
aire cadre = (15+2x)(10+2x)-150 =150
C'est bien ça ?

Posté par
mathafou Moderateur
re : DM Maths 27-04-17 à 14:51

oui.
et maintenant résoudre.

Posté par
Baptiste11
re : DM Maths 27-04-17 à 15:05

J'ai essayé ça :

(15+2x)(10+2x)-150=150
15*10+15*2x+2x*10+(2x)^2-150=150
150+30x+20x+4x^2-150=150
50x+4x^2-=150

Ensuite je n'y arrive pas.
J'ai tenté de factoriser avec x :

50x+4x^2-=150
x(50+4x)=150

Mais ensuite je bloque.

Posté par
mathafou Moderateur
re : DM Maths 27-04-17 à 15:23

on arrive bien à l'équation 4x2 + 50x - 150 = 0 (c'est mieux écrit comme ça)

le but va être maintenant de factoriser ça pour avoir une équation produit = 0
une équation produit = autre chose n'aboutirait à rien du tout.

comment factoriser l'expression 4x2 + 50x - 150 ??
si on n'a jamais vu il faut une imagination fertile pour trouver comment faire !

en fait 4x² est un carré (celui de 2x)
et il faut considérer 50x comme le double produit (le "2ab") dans un développement de (2x + ???)2

ensuite c'est du remplacement pour arriver à un truc du genre :

(2x + ???)² - K = 0, où K est une constante

expression que l'on peut alors factoriser
dans le pire des cas, K est le carré de K, voire si on a du bol directement un carré.

(2x + ???)² - K = (2x + ???)² - (K)² = (2x + ??? + K)(2x + ??? - K) = 0
et on a notre équation produit nul

essaye ...

Posté par
Baptiste11
re : DM Maths 27-04-17 à 15:44

Ca nous fait donc :

4x^2+50x-150=0
(2x+12,5)^2-150=0
(2x+12,5)^2-(\sqrt{150})^2=0 
 \\ (2x+12,5+\sqrt{150})(2x+12,5+\sqrt{150})=0
2x+12,5+\sqrt{150}=0
2x+12,5=-\sqrt{150}
2x=-\frac{25+10\sqrt{6}}{2}
x=-\frac{25+10\sqrt{6}}{4}

Je pense que j'ai du me tromper quelque part

Posté par
mathafou Moderateur
re : DM Maths 27-04-17 à 15:58

non.

4x² + 50x - 150 = 0
(2x+12,5)² - 150 = 0
ne sont pas équivalents !!
si tu redéveloppes tu obtiens :

4x² + 50x + 12,5² - 150

il y a donc le 12,5² en trop
qu'à cela ne tienne, il suffit de le retrancher :

4x² + 50x + 12,5² - 12,5² - 150 = 0
ce qui donne

(2x+12,5)² - 12,5² - 150 = 0

etc
et oh miracle ça finira par tomber juste. (des solutions rationnelles et pas d'affreuses racines carrés au final)

Posté par
Baptiste11
re : DM Maths 27-04-17 à 16:30

Je ne comprend pas.
Le -12,5^2 est à enlever où c'est K ?
On en fait quoi du 140 ?

Posté par
mathafou Moderateur
re : DM Maths 27-04-17 à 16:51

relis.
on l'enlève parce qu'il est en trop et cela s'écrit explicitement : + 12,5² - 12,5² :

4x² + 50x - 150 = 0 est équivalent à : (vu que je n'ai rien changé d'ajouter et de retrancher le même truc)
4x² + 50x + 12,5² - 12,5² - 150 = 0
est équivalent à (reconnaitre en rouge le carré (a+b)², le reste ne change pas)
(2x+12,5)² - 12,5² - 150 = 0

et maintenant il faut calculer le nombre constant (que j'avais appelé K) K = 12,5² + 150 = ... (valeur numérique)
pour pouvoir écrire ça sous la forme

(2x+12,5)² - K = 0

autre façon de voir la (même) chose :

4x² + 50x est le début du développement de (2x+12,5)²

en fait (2x+12,5)² = 4x² + 50x + 12,5²

et donc 4x² + 50x = (2x+12,5)² - 12,5²

et maintenant ce morceau là de l'équation, je le remplace :

l'équation c'est 4x² + 50x - 150 = 0
je remplace le morceau 4x² + 50x par ce que j'ai écrit juste au dessus : 4x² + 50x = (2x+12,5)² - 12,5²
le reste de l'équation ne change pas :

(2x+12,5)² - 12,5² - 150 = 0
etc (pareil il faut maintenant calculer/simplifier "- 12,5² - 150")

Posté par
Baptiste11
re : DM Maths 27-04-17 à 17:14

(2x+12,5)² - \sqrt{12,5-150}^2 = 0
(2x+12,5-\frac{5}{2})^2 (2x+12,5-\frac{5}{2})^2 = 0
2x+12,5-\frac{5}{2} = 0
2x+12,5=\frac{5}{2}
2x=-10
x=-5
J'ai juste ?

Posté par
mathafou Moderateur
re : DM Maths 27-04-17 à 17:26

non
la racine carrée d'une somme/différence n'est pas la somme/différence des racines carrées
et puis de toute façon -a-b ne fait pas -(a-b)
et puis de toute façon le 150 il n'est pas au carré lui,
la première ligne est donc déja fausse (et je ne parle pas des suivantes qui ne riment à rien)


(2x+12,5)² - 12,5² - 150 = 0
(2x+12,5)² - 156,25 - 150 = 0
(2x+12,5)² - 306,25 = 0 c'est aussi simple que ça le calcul numérique (j'ai assez insisté sur ce terme !!)

(c'est ça mon "K" : K = 306,25)

et la racine carré de 306,25 est ("par miracle") exactement 17,5

ce qui donne
(2x+12,5)² - 17,5² = 0
et maintenant on factorise.

Posté par
Baptiste11
re : DM Maths 27-04-17 à 17:32

Merci, j'ai trouvé la solution :
(2x+12,5)² - 17,5² = 0
(2x+12,5 - 17,5)² = 0
(2x+12,5 - 17,5)(2x+12,5 - 17,5)=0
2x+12,5 - 17,5=0
2x=5
x=2,5

Bonne journée.

Posté par
mathafou Moderateur
re : DM Maths 27-04-17 à 17:51

faux

(2x+12,5)² - 17,5² = 0 est de la forme A² - B²

et ce n'est pas (A-B)² mais (A+B)(A-B)
tu sembles continuer à croire que les carrée où racines carrées d'une somme ou d'une différence sont la somme ou la différences des carrés ou des racines carrées
il faut absolument que tu détruises définitivement cette idée hors de ton esprit.

A^2 - B^2 \; {\red \ne} \; (A - B)^2
 \\ 
 \\ \sqrt{A -B} \; {\red \ne} \; \sqrt{A} - \sqrt{B}


donc le premier membre se factorise en (A² - B² = (A+B)(A-B))

(2x+12,5 + 17,5)(2x+12,5 - 17,5) = 0

il y a donc deux solutions
celle donnée par 2x+12,5 - 17,5 = 0 (celle que tu as trouvée "par miracle" avec un calcul faux)

et celle donnée par 2x+12,5 + 17,5 = 0
celle là est bien solution de l'équation !
mais penses-tu qu'elle est aussi solution du problème ?

Posté par
Baptiste11
re : DM Maths 27-04-17 à 18:00

Ah oui ! Je me rend compte de mon erreur,  j'ai du aller trop vite.

(2x+12,5)^2-17,5=O
(2x+12,5-17,5)(2x+12,5+17,5) = 0

2x+12,5-17,5=0
ou
2x+12,5+17,5

2x+12,5 =17,5
ou
2x+12,5= -17,5

2x = 5
ou
2x=-30

x=2,5
ou
x=-15

S = {-15;2,5}

La largeur du cadre est une valeur réelle, elle est donc positive.
la largeur du cadre est donc de 2,5 cm.

Est-ce bien justifié ?

Posté par
mathafou Moderateur
re : DM Maths 27-04-17 à 18:03

OK.



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